一种磁栅式光纤光栅大量程位移传感器的制作方法

本发明涉及光纤传感，特别是涉及一种磁栅式光纤光栅大量程位移传感器。

背景技术：

1、光纤bragg光栅(fbg)是一种新型的无源光子器件，可制成各种传感器件，在传感领域得到广泛的应用。与传统的传感器相比，光纤光栅传感器具有自己独特的优点:(1)传感头结构简单、体积小、重量轻、外形可变，适合埋入大型结构中，可测量结构内部的应力、应变及结构损伤等，稳定性、重复性好；(2)与光纤之间存在天然的兼容性，易与光纤连接、低损耗、光谱特性好、可靠性高；(3)具有非传导性，对被测介质影响小，又具有抗腐蚀、抗电磁干扰的特点，适合在恶劣环境中工作；(4)轻巧柔软，可以在一根光纤中写入多个光栅构成传感阵列，与波分复用和时分复用系统相结合，实现分布式传感；(5)测量信息是波长编码的，所以光纤光栅传感器不受光源的光强波动、光纤连接及耦合损耗、以及光波偏振态的变化等因素的影响，有较强的抗干扰能力；(6)高灵敏度、高分辩力。

2、正是由于光纤bragg光栅(fbg)具有众多的优点，近年来光纤光栅传感器在大型土木工程结构﹑航空航天等领域的健康监测，以及能源化工等领域得到了广泛的应用。

3、现有光纤传感器易受到温度和应变交叉灵敏度干扰，对大量程的位移测量准确性较差。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中光纤传感器对大量程的位移测量准确性较差的技术问题，本发明的一个目的在于提供一种磁栅式光纤光栅大量程位移传感器，所述位移传感器包括：第一磁探头、第二磁探头和磁栅尺；

2、所述第一磁探头包括第一等强度梁、第一光栅光纤和第一永磁体；所述第一等强度梁的一端固定，另一端为自由端；所述第一光栅光纤与所述第一等强度梁平行并固定，所述第一等强度梁的自由端固定所述第一永磁体；

3、所述第二磁探头包括第二等强度梁、第二光栅光纤和第二永磁体；所述第二等强度梁的一端固定，另一端为自由端；所述第二光栅光纤与所述第二等强度梁平行并固定，所述第二等强度梁的自由端固定所述第二永磁体；

4、其中，所述第一等强度梁与所述第二等强度梁平行布置，并且所述第一光栅光纤与所述第二光栅光纤平行布置；所述第一永磁体的磁极与所述第二永磁体的磁极同向布置；

5、所述磁栅尺垂直于所述第一光栅光纤，以及垂直于所述第二光栅光纤；所述磁栅尺包括等间距阵列的多个磁栅永磁体，并且相邻两个磁栅永磁体的磁极反向布置；

6、所述磁栅尺置于所述第一永磁体和所述第二永磁体前方，并且所述磁栅尺相对所述第一磁探头和第二磁探头往复运动；

7、其中，所述第一永磁体和所述第二永磁体之间的间距l满足如下关系：

8、l＝(m±1/4)τ，其中，m为正整数，τ为相邻两个同向布置的所述磁栅永磁体的间距。

9、优选地，所述第一永磁体和所述第二永磁体的连线，与多个所述磁栅永磁体的连线平行。

10、优选地，所述位移传感器还包括支架和夹具；

11、所述支架与所述夹具固定，所述夹具固定所述第一等强度梁和所述第二等强度梁。

12、本发明提供的一种磁栅式光纤光栅大量程位移传感器，通过结合高精度的fbg和磁栅尺，实现温度解耦控制，可以实现大量程的测量。

13、本发明提供的一种磁栅式光纤光栅大量程位移传感器，磁栅尺在第一永磁体和第二永磁体前方运动，利用磁性效应改变第一永磁体和第二永磁体之间的间距，导致第一光栅光纤和第二光栅光纤的间隙变化，从而引起第一光栅和第二光栅反射波的中心波长偏移，通过对偏移量的分析，实现大量程的位移测量。

技术特征：

1.一种磁栅式光纤光栅大量程位移传感器，其特征在于，所述位移传感器包括：第一磁探头、第二磁探头和磁栅尺；

2.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述第一永磁体和所述第二永磁体的连线，与多个所述磁栅永磁体的连线平行。

3.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述位移传感器还包括支架和夹具；

技术总结
本发明提供了一种磁栅式光纤光栅大量程位移传感器，包括：第一磁探头、第二磁探头和磁栅尺；第一磁探头包括第一等强度梁、第一光栅光纤和第一永磁体；第一等强度梁的自由端固定第一永磁体；第二磁探头包括第二等强度梁、第二光栅光纤和第二永磁体；第二等强度梁的自由端固定所述第二永磁体；第一永磁体的磁极与第二永磁体的磁极同向布置；磁栅尺包括等间距阵列的多个磁栅永磁体，并且相邻两个磁栅永磁体的磁极反向布置；第一永磁体和第二永磁体之间的间距L满足如下关系：L＝(m±1/4)τ，其中，m为正整数，τ为相邻两个同向布置的所述磁栅永磁体的间距。本发明提高实现了温度解耦控制，实现大量程的位移精确测量。

技术研发人员：鹿利单,刘建新,祝连庆,董明利,庄炜,张旭,夏嘉斌
受保护的技术使用者：广州市南沙区北科光子感知技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21